1、本科毕业论文（20 届）通信电缆的防盗监控系统设计所在学院 专业班级 通信工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - I -目 录摘 要 .IVAbstract .V第一章 绪 论 .11.1 引言 .11.2 课题产生的背景 .11.3 国内外通信电缆防盗监控系统的现状 .11.4 课题的研究目的和意义 .21.5 本课题要实现的功能 .31.5.1 监控中心实现的功能 .31.5.2 防盗监控系统实现的功能 .41.6 本课题论文结构 .4第二章 通信电缆防盗监控系统设计方案 .62.1 通信电缆防盗监控系统设计方案 .62.1.1 系统设计所遵循的原则 .62.1.2 系
2、统的总体设计架构 .62.2 关键技术的设计 .62.2.l GPRS 通讯设计 .62.2.2 通信电缆防盗设计 .72.3 本章小结 .7第三章 防盗监控系统的硬件设计 .83.1 设备硬件总体构成 .83.2 硬件设计实现 .83.3 系统工作原理 .93.4 核心控制器的选择 .113.4.1 核心控制器选型依据 .113.4.2 MSP430 的特点 .133.5 通信电缆的防盗技术 .133.5.1 防盗模块关键技术及解决方案 .14- II -3.5.2 Zigbee 网络设计 .143.6 GPRS 通讯模块设计 .143.6.1 SIM300C 模块简介 .153.6.2 通
3、讯模块硬件设计 .153.7 外围测控模块的设计 .163.7.1 人机接口模块 .163.7.2 开关量采集及控制模块 .173.8 监控防盗设备的硬件抗干扰措施 .173.9 本章小结 .18第四章 防盗监控系统的软件设计 .194.1 NSP430 的 C 语言开发调试环境 .194.2 监控设备的总体软件设计方案 .194.3 初始化模块中完成的工作 .204.4 人机接口模块程序设计 .214.5 电缆防盗功能程序设计 .214.6 GPRS 通讯程序设计 .244.6.1 SIM300C 的 AT 命令解析 .244.6.2 GPRS 通讯功能的实现 .254.6.3 GPRS 通
4、讯程序的设计 .254.6.4 GPRS 通信规约设计 .264.6.5 心跳包设计 .274.7 软件抗干扰措施 .274.8 本章小结 .27第五章 监控中心软件设计方案及其实现功能 .285.1 软件设计方案 .285.2 软件开发平台 .285.3 软件规划配置 .295.4 监控软件实现的功能 .295.5 本章小结 .29第六章 通信电缆防盗监控设备的实现 .31- III -总 结 .32参 考 文 献 .33致 谢 .34- IV -通信电缆防盗监控系统的设计摘 要随着通信事业的发展并得到了广泛的应用，通信已成为生活中不可缺少的一部分。但通信电缆被盗的现象频繁发生，不但给人们的
5、生活带来不便，而且也给国家和社会经济造成了不可估量损失。尤其是近几年来，传统的防盗设备由于各自技术的缺陷，如不适合通信电缆、不适合超长线路、不适合断缆报警等，不能及时有效的反馈通信电缆被盗信息，针对这一情况本文设计了一套全天 24 小时的防盗监控系统。本系统综合利用了计算机网络、无线通信网络（GPRS/Zigbee） 、数据库系统、数据采集与分析系统等多学科的前沿技术。主要介绍了用单片机和 555 集成电路制作的通信电缆防盗报警器的方法。通过 555 集成电路和单片机的配合，构建了集数据采集（遥测） 、远程控制（遥控） 、报警提示与处理（遥信）的三遥系统。实现了管理部门系统的信息共享，通过报警
6、主动提示、维护人员快速反应从而降低运营成本，提高设施的利用率，通过 24 小时实时检测电缆状态，有效阻止盗窃份子偷盗通信电缆。通过遥控、遥信、遥测系统更加人性化的为人民服务，提高对通信电缆的防盗。关键词： 555 集成电路；单片机；Z igbee 网络； GPRS - V -Communication cable burglar monitoring system designAbstractAlong with the development of the cause of communication and been widely used. Communication has becom
7、e the indispensable part in life. But the phenomenon of communication cable stolen frequent, not only bring inconvenience to the life of people, but also to the country and social economy caused immeasurable losses. Especially in recent years, the traditional anti-theft device because respective tec
8、hnical defects. such as not suitable for communication cable ,not suitable for long lines, not suitable for broken cable alarm, can not timely and effective communication cable stolen information feedback，In view of this situation this paper designed a set of 24-hour security monitoring systemThis s
9、ystem of computer network of comprehensive utilization of the wireless network (GPRSZigbee) ，database system，data acquisition and analysis system science cutting-edge technology. Mainly introduces the 555 integrated circuits with single-chip microcomputer made communication cable and alarm system me
10、thod. Through the 555 integrated circuit and MCU cooperate, constructs the set data acquisition (telemetry).long-range control (remote control).alarm prompt and processing (telesignalisation) three remote systems. Realize the management department of information sharing system, through alarm active
11、tip maintenance personnel to rapid response thus reduces the operation cost and improve the utilization of facilities by 24 hours real-time detection cable state, effectively preventing theft activists stealing communication cable. Through the remote, remote letter, telemetry system more humanized s
12、ervice to the people, improve the security of communication cable.Keywords: 555 integrated circuit, SCM, Z igbee network, GPRS - 1 -第一章 绪 论1.1 引言通信是人类社会传递信息、交流思想、传播文化知识不可缺少的一种手段，在各种社会活动和经济活动中都起着重要的作用。近几年，随着通信技术的迅猛发展，固定电话在我国广大农村日益普及，电信部门需要铺设对数越来越多、距离越来越长的电缆，这些电缆大部分都是在荒郊野外以架空方式来敷设的，这样就给某些不法分子偷盗电缆带来了可乘
13、之机。由此想到了利用 555 定时器的定时功能来判断断缆的距离并制作出了经济、实时、可靠、实用的电缆防盗监控系统。本系统只需经过简单的设置便可对外线电缆进行监控，只要电缆被盗割，本系统即可发出报警信息并能迅速测量出电缆断点离中心配线架的距离，为电缆的自动保护提供了切实、有效的方法 1。1.2 课题产生的背景随着国际铜价的飞涨，国内非法收购金属铜的价格也居高不下，尽管国家法令规定破坏、偷窃通信电缆是一种违法犯罪行为，但是在利益的驱使下，不法分子往往铤而走险，犯罪分子大肆对我国电信和网通等庞大户外通信电缆疯狂盗割，给国家和人民造成了巨大的经济损失，同时通信的中断也给人民的生活带来不便。猖狂程度可以
14、用疯狂来形容，因此如何有效的防止通信电缆被盗，怎样控制被盗时使损失减到最小，已成为邮电局管理面临的重要问题 2。就目前我国大部分地区的通信电缆防盗监控系统总体来说技术还比较落后，大多数地区还在使用传统的控制方式。传统的控制方式由于没有采用远程控制技术，设备的实时状态无法及时获知，只有靠大量工作人员巡视、市民报修等手段来了解。从而无法实现系统的集中监控、操作结果的集中记录和统计，达不到量化管理的要求。近年来固定电话在我国广大农村日益普及，电信部门需要铺设对数越来越多、距离越来越长的电缆，这就对设备巡视的工作量也越来越大；同时由于人工巡视存在周期问题，导致有关部门无法及时掌握设备的故障情况。因此，
15、建立智能通信电缆无线远程防盗监控系统势在必行。1.3 国内外通信电缆防盗监控系统的现状通信电缆防盗监控系统是一个典型的分布式监督控制和数据采集系统，集计算机技术、现代通信技术和自动控制技术于一体的高科技系统，利用计算机借助一定的通- 2 -信通道，可以对通信电缆运行状态、参数信息等进行实施监控的测控系统，集中实现监测和控制。在国外，已经普遍利用计算机实施防盗监控，如日本、法国、德国和瑞士等国，通过电脑来制定一个自动化程序，自主实施防盗监控已构成一个完整的体系。而我国的通信电缆防盗监控系统的发展还处于发展阶段，大多数地方的设施统一性差、故障率高。由于没有远程数据采集和通讯功能，无法实现集中监控，
16、所以运行、操作结果不能集中监测、记录和统计。而管理部门多数采用“人工巡视” 的形式，不仅耗费大量的人力和物力，而且实时性很差，处理故障的效率非常低，很难满足现代通信的要求。另外由于我国通信电缆分布复杂，环境干扰严重，很多先进技术很难在国内体系电缆防盗中推广。但随着我国通信事业的发展，不仅交换机设备在不断更新，而且系统软件也在不断升级，犯罪分子疯狂对通信电缆的不断盗割的情况下。采用先进技术提高通信电缆的防盗控制与管理水平，已成为我国基础设施建设的当务之急。1.4 课题的研究目的和意义通信是人类社会传递信息 交流思想、传播文化知识不可缺少的一种手段在各种社会活动和经济活动中都起着随着主要作用。今年
17、来，通信事业迅速发展，不仅交换机设备在不断更新，而且系统软件也在不断升级，这就对系统维护提出了更高的要求。历年来，经常出现通信电缆被盗现象，不仅造成了材料损失，增加了线路工作量和维护量，而且大面积影响了用户的正常通信 3。我国防盗控制与维护手段已远远不能适应现代化发展的要求。近年来，计算机技术发展迅速，结合各行业实际取得了许多成果，极大的推动了社会发展。通信电缆防盗监控系统要求符合时代进步要求，能够提高通信效率与现代化程度，节省所需人力、物力。借助于计算机、通信等先进技术，开发研制一套自动化程度高、运行可靠、高效、使用维护方便的无线远程监控设备正是本课题项目要解决的问题。针对以上实际情况，本论
18、文设计的通信电缆无线远程监控防盗系统，采用GPRS、 GPS、ZIGBEE 等多项新技术，能够完美地实现通信电缆无线远程跟踪、远程调控；并对通信电缆实施 24 小的监控，迅速、精确检测到通信电缆的断线距离和方位，在最短的时间内语音通知值班人员，具有被盗报警及时，被盗地点准确和事后被盗通讯电缆追踪的优点，而且可把相应的数据送至监控中心，能够在任意时刻发出指令查- 3 -询通信电缆防盗单元所在的地理位置，并在电子地图上直观地显示出来。通过电脑清晰地了解断缆的详细资料，有效地打击盗窃通信电缆的犯罪行为，保障通信线路畅通 4。安装此系统后有以下几方面的特点：(1) 监控电缆实时状态中央控制室能定期自动
19、巡测，或随机地遥测各路段电缆的运行状态。(2) 防盗通信电缆智能报警系统，可有效地防止通信电缆被剪断、盗窃、破坏。(3) 报警方式当监控设备终端发生报警时，中央控制室计算机能自动实现语音、文字报警，并具有短消息方式将故障直接传送至管理人员手机上的功能。(4) 手机摇控系统可接收外出管理人员手机遥控信号，实现对通信电缆防盗监控的控制。1.5 本课题要实现的功能1.5.1 监控中心实现的功能针对以上现状和要求本课题项目要设计的通信电缆防盗监控系统主要功能有：(1) 遥控自动遥控：监控中心 PC 可自动按照经纬度自动进行数据采集。手动遥控：可通过 PC 手动设置。同时可通过执行处理紧急事件。(2)
20、遥测自动巡检：监控中心 PC 对通信电缆进行定时数据采集 (巡检时间可设)。手动巡检：用户通过鼠标点击查询各点的状态、并将数据显示。(3) 遥信监控中心 PC 可查询接触器开关状态。(4) 报警功能监控中心能将所有通信电缆防盗监控系统的报警信息进行综合处理，并通过短信方式传达给管理人员，同时可实现语音报警。多种报警功能可由管理人员开启或者关闭。(5) 管理管理员可以在各自权限范围内对系统进行管理、手动动态添加删除道路信息、修- 4 -改密码。1.5.2 防盗监控系统实现的功能防盗监控系统是以 16 位单片机为核心的智能嵌入式系统，能根据中心发送的相应指令进行动作、主要能实现参数设定以及数据查询
21、功能。(1) ID 设定每个防盗监控系统所在的配电箱有唯一的身份识别 ID，本系统 ID 采用 6 位数字组成。一个监控中心最大管理 10 万个末端。(2) 中心 IP 地址、域名地址设定防盗监控系统支持域名和固定 IP 两种方式访问，域名地址和 IP 地址可通过按键输入设定。(3) 系统时间设定防盗监控系统支持离线系统时间设定。当出现网络异常、维护人员可在现场通过按键校准系统时间。(4) 继电器开关灯时间及模式设定防盗监控系统可控制 4 个的继电器。每个继电器开关灯模式以及开关灯时间均可通过现场按键进行配置。(5) 自检功能防盗监控系统能对系统内部的各个模块进行检测，并将检测异常信息显示在液晶幕上。(6) 查询功能管理人员可通过按键操作查询接触器状态等参数。(7) 控制功能防盗监控系统可控制继电器开、关，同时可通过按键实现对单个接触器控制开、关。(8) 通讯报警功能防盗监控系统能通过无线方式与监控中心进行通讯、响应中心的指令、同时能将现场报警信息反馈到监控中心。
